李啟雷 李玉麗 屠泓為 劉文邦

(青海省地震局，西寧 630001)

0 引言

青藏高原因印度板塊與亞歐板塊碰撞而快速隆起，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)十分活躍。研究青藏高原的動(dòng)力學(xué)及其區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)特征，對于認(rèn)識青藏高原形成、演化和隆升機(jī)制意義重大(Evisonetal.，1977；Georgeetal.，1995；Tapponnieretal.，2001)。羌塘塊體位于青藏高原中部，地震強(qiáng)度大、頻次高。1900年以來共發(fā)生MS≥6.0地震48次，其中MS≥7.0地震5次，7級以上地震主要發(fā)生在羌塘塊體的北部邊界附近，最大地震為1997年11月8日18時(shí)02分于西藏瑪尼發(fā)生的MS7.5地震。研究該區(qū)的地震活動(dòng)特性，對于深入認(rèn)識青藏高原現(xiàn)代構(gòu)造活動(dòng)狀態(tài)和大陸構(gòu)造演化具有十分重要的作用(曾融生等，1992；艾印雙等，1997；高銳等，2001，2009)。

在地震監(jiān)測臺網(wǎng)建設(shè)初期，由于青藏高原內(nèi)部海拔高，自然條件惡劣，地震臺站密度極低。稀疏的臺網(wǎng)布局大大制約了地震定位的精度及小地震記錄的數(shù)量，為該區(qū)域的地震活動(dòng)及發(fā)震構(gòu)造研究帶來了一定困難。從1996年開始，在中央和地方政府的大力支持下，中國地震局進(jìn)行了 “中國數(shù)字地震監(jiān)測系統(tǒng)”建設(shè)(劉瑞豐等，2008)。近年來，隨著 “十五”項(xiàng)目、陸態(tài)網(wǎng)絡(luò)、背景場探測項(xiàng)目等重大項(xiàng)目的實(shí)施，青藏高原的地震監(jiān)測能力不斷提升，大部分地區(qū)的地震監(jiān)測能力達(dá)到ML3.0，為青藏高原地震活動(dòng)性以及數(shù)字地震學(xué)研究等提供了基礎(chǔ)。

據(jù)中國地震臺網(wǎng)測定，北京時(shí)間2016年5月11日09時(shí)15分，西藏昌都市丁青縣(31.99°N，94.94°E)發(fā)生MS5.5地震，震源深度7km。2020年1月25日06時(shí)57分，在距離此次地震震中14km處再次發(fā)生MS5.1地震(31.98°N，95.09°E)，震源深度8km。為分析研究區(qū)內(nèi)(31.7°～32.3°N，94.7°～95.3°E)地震的時(shí)空分布特征及發(fā)震構(gòu)造，本研究利用雙差定位方法(HypoDD)對事件進(jìn)行重新定位，應(yīng)用CAP方法反演震源機(jī)制，進(jìn)而結(jié)合震源機(jī)制、構(gòu)造背景等分析發(fā)震斷層并探討發(fā)震機(jī)理。

1 構(gòu)造背景

青藏高原從南向北大致可分為5大地塊：拉薩地塊、羌塘塊體、巴顏喀拉塊體、柴達(dá)木地塊和祁連山地塊。青藏高原的構(gòu)造有2個(gè)最顯著的特點(diǎn)，即在SN向擠壓環(huán)境下形成了規(guī)模巨大的近EW走向構(gòu)造，以及高原上分布著近SN向的第四紀(jì)裂谷，這些裂谷主要集中在喜馬拉雅地體、拉薩地塊和羌塘塊體內(nèi)(賀日政，2003)。裂谷在高原內(nèi)部不均勻分布，且在拉薩地塊西部最為發(fā)育，羌塘塊體西部有少數(shù)斷陷裂谷，而高原東部則很少(曾融生等，1992)，丁青地震就發(fā)生在裂谷發(fā)育而成的羌塘盆地與昌都盆地之間。了解區(qū)域的構(gòu)造背景有助于認(rèn)識地震的孕震機(jī)理和發(fā)震構(gòu)造，對于深入認(rèn)識區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)狀態(tài)有十分重要的意義(艾印雙等，1997)。

丁青地震的震中位于西藏丁青縣與青海雜多縣的交界處，區(qū)內(nèi)的主要斷裂包括怒江斷裂帶、巴青-類烏齊斷裂、莫云-結(jié)多斷裂和扎那曲-著曉斷裂等(圖1)。該區(qū)域廣泛發(fā)育EW向伸展構(gòu)造，SN向的構(gòu)造幾乎切割了所有EW向的構(gòu)造單元和構(gòu)造帶(張進(jìn)江等，2003；楊攀新等，2012)，同時(shí)又受到EW向斷裂帶后期活動(dòng)的牽引(賀日政，2003)。Wu(1992)研究了青藏高原1i329個(gè)MS≥4.0地震的震中分布，認(rèn)為青藏高原內(nèi)部自第四紀(jì)以來EW向斷裂活動(dòng)不明顯，其對地震活動(dòng)的控制作用已被NW、NE、SN向斷裂所取代。

圖1 研究區(qū)周邊斷裂和臺站分布圖Fig.1 The distribution of faults and seismic stations in and around the study region.紅色虛線條為塊體分界線，由北至南依次為巴顏喀拉塊體、羌塘塊體和拉薩塊體。F1玉樹南-風(fēng)火山南麓斷裂；F2扎那曲-著曉斷裂；F3莫云-結(jié)多斷裂；F4雁石坪斷裂；F5巴青-類烏齊斷裂；F6怒江斷裂。左上角小圖為青藏高原構(gòu)造示意圖，紅線內(nèi)為羌塘塊體，紅色沙灘球分別表示2016年MS5.5地震與2020年MS5.1地震的震源機(jī)制解

Molnar等(1983)利用P波初動(dòng)計(jì)算了1966—1976年青藏高原內(nèi)(29.59°～36.45°N，78.46°～92.92°E)16個(gè)地震的震源機(jī)制解，結(jié)果表明這些地震均為正斷型或走滑型，沒有逆斷型地震，T軸走向近EW。徐紀(jì)人等(2005，2006)分析了1931年8月—2005年10月青藏高原及其周圍發(fā)生的905個(gè)中強(qiáng)及以上地震的震源機(jī)制，發(fā)現(xiàn)在海拔4i000m以上的中部地區(qū)、(28.5°～34.5°N，80°～93°E)范圍內(nèi)正斷型地震集中，其中許多是純正斷型地震。

有關(guān)青藏高原EW向伸展與隆升的關(guān)系，目前在地學(xué)界還存在爭議。一些地質(zhì)學(xué)家認(rèn)為青藏高原EW向伸展是亞歐板塊與印度洋板塊碰撞擠壓的直接結(jié)果(Seeberetal.，1998)；而另一些學(xué)者則認(rèn)為青藏高原EW向伸展是其隆升至最大高度后垮塌的標(biāo)志(Searle，1995；Colemanetal.，1995)。張進(jìn)江等(2003)認(rèn)為青藏高原EW向伸展可能主要由SN向擠壓的變形分解所致，后期高角度正斷層的成因可能是青藏高原隆升后的垮塌作用。

2 數(shù)據(jù)資料收集

本文使用的震相和地震波形數(shù)據(jù)均由青海省地震臺網(wǎng)產(chǎn)出，震相數(shù)據(jù)來源于2015年2月1日—2020年3月5日產(chǎn)出的觀測報(bào)告，所用的測震臺站包括震中附近約400km的青海測震臺網(wǎng)、西藏測震臺網(wǎng)及科學(xué)臺陣(CA)的9個(gè)地震監(jiān)測臺站，其中100km內(nèi)臺站1個(gè)(XZ_DQI)，100～200km內(nèi)2個(gè)，200～300km內(nèi)4個(gè)，300km以上臺站2個(gè)。為保證定位精度，且觀測數(shù)據(jù)足夠多(梁建宏等，2018；梁姍姍等，2018)，選取有4個(gè)以上臺站記錄并且有6個(gè)以上震相數(shù)據(jù)的地震事件(共246個(gè))參與重定位計(jì)算。

由于青藏高原的地理環(huán)境特殊，臺站密度低，研究區(qū)內(nèi)震中距≤200km的臺站只有3個(gè)。為彌補(bǔ)臺站空間分布和震相數(shù)量的不足，挑選震中距≤320km的近臺震相進(jìn)行重定位計(jì)算。本研究選用的震相走時(shí)共1i773個(gè)，其中Pg震相1i075個(gè)，Sg震相698個(gè)，平均每個(gè)地震約8個(gè)震相。為檢查觀測報(bào)告中震相數(shù)據(jù)的可靠性，我們繪制了直達(dá)P波和S波的震相走時(shí)曲線(圖2)。從圖中可以看出，震相走時(shí)的離散度整體上不大，相同震中距的震相走時(shí)差基本在3s以內(nèi)。當(dāng)震中距為110～120km(QH_ZAD臺記錄)時(shí)，Sg震相反而比Pg震相的走時(shí)曲線離散度更小，這是由于QH_ZAD臺記錄到的Pg震相初動(dòng)很弱(圖3)，不同分析人員讀取震相時(shí)存在偏差所致。為提高計(jì)算精度和結(jié)果的穩(wěn)定性，舍棄偏離走時(shí)平均值3s以上的震相數(shù)據(jù)。

圖2 重定位使用的震相走時(shí)圖Fig.2 The phase travel times in the relocation.

圖3 丁青地震波形圖Fig.3 The seismic waves of the Dingqing earthquake.

雙差定位算法雖然可以減小速度橫向不均勻性的影響，但如果采用錯(cuò)誤的速度模型將導(dǎo)致震源位置出現(xiàn)明顯偏差(Michelinietal.，2004)，也會(huì)影響震源機(jī)制解反演得出的震源深度(黃媛等，2006；陳晨等，2013；魏婭玲等，2016)。本文采用的地殼速度模型參考了趙文津等(2004)通過INDEPTH-Ⅲ計(jì)劃綜合地球物理和地質(zhì)調(diào)查獲取的地殼速度結(jié)構(gòu)，其調(diào)查區(qū)域 “班公湖-怒江縫合帶”與本文的研究區(qū)域同屬一個(gè)構(gòu)造帶，距離研究區(qū)約200km；此外，也參考了李永華等(2006)利用接收函數(shù)方法得到的羌塘塊體的地殼結(jié)構(gòu)研究成果。計(jì)算時(shí)，對層間距<5km的地殼分層進(jìn)行了簡化與合并，最終采用的速度模型分為6層，波速比設(shè)定為1.73，如表1 所示。

表1 重定位使用的速度模型Table1 The velocity models used in relocation

3 震源機(jī)制解與構(gòu)造應(yīng)力場分析

3.1 CAP方法

CAP(Cut And Paste)方法(Zhaoetal.，1994；Zhuetal.，1996)是一種基于區(qū)域臺網(wǎng)地震波形記錄估計(jì)震源參數(shù)的全波形地震矩張量解反演方法，該方法將寬頻帶地震記錄分成體波(Pnl)和面波(Snl)2個(gè)部分并賦予不同的權(quán)重進(jìn)行震源機(jī)制反演。由于體波部分包含sPg、sPL、sPn以及sPmP等深度震相信息，故該方法可獲得相對準(zhǔn)確的震源矩心深度結(jié)果(Dziewonskietal.，1981；羅艷，2010；Ekstr?metal.，2012；羅鈞等，2014)。CAP方法采用近震擬合，不僅可以提高數(shù)據(jù)信噪比和反演精度，還能降低對臺站數(shù)量和方位角分布的要求(李志海等，2014)。此外，其另一優(yōu)勢是反演結(jié)果對速度模型和地殼橫向變化的敏感性、依賴性相對較小(龍鋒等，2010；鄭勇等，2017；易桂喜等，2019)。本研究利用該方法反演研究區(qū)內(nèi)MS≥3.0地震的震源機(jī)制解和計(jì)算震源深度。

3.2 震源機(jī)制與構(gòu)造應(yīng)力場分析

本文利用震中距≤400km的9個(gè)地震臺站的波形數(shù)據(jù)，采用表1 的速度模型反演了研究區(qū)內(nèi)7次MS≥3.0地震的震源機(jī)制解(表2)。因2006年2月21日丁青4.8級地震缺少波形數(shù)據(jù)，采用了美國地質(zhì)調(diào)查局(United States Geological Survey，簡稱USGS)公布的震源機(jī)制信息，共得到西藏丁青8次MS≥3.0地震的震源機(jī)制解。圖4 展示了2020年1月25日MS5.1地震的理論地震圖與觀測波形擬合圖。在50個(gè)擬合分量中，相關(guān)系數(shù)>0.8的有39個(gè)，占78%，理論地震圖與實(shí)際觀測地震圖具有較好的擬合關(guān)系，說明震源機(jī)制反演結(jié)果是可靠的。為進(jìn)一步分析3～4級地震震源機(jī)制解的可靠性，圖5 以2020年3月4日MS3.8地震為例，展示了較小地震的理論波形與實(shí)際波形的擬合系數(shù)圖，圖中71%的分量相關(guān)系數(shù)>0.7，超過62%的分量相關(guān)系數(shù)>0.8，表明震源機(jī)制反演結(jié)果是可信的。

表2 西藏丁青MS≥3.0地震的震源機(jī)制解Table2 The focal mechanism solutions of the Dingqing，Xizang earthquakes(MS≥3.0)from 2016 to 2020

圖4 2020年1月25日MS5.1地震的理論地震圖與觀測波形擬合圖Fig.4 The focal mechanism solution and comparison between observed and synthetic waveforms of the MS5.1 earthquake on January 25，2020.紅線表示理論地震圖，黑線為觀測波形圖，波形左側(cè)為臺站名，臺站名左下數(shù)字為震中距(單位：km)，右下數(shù)字為該臺理論P(yáng)波初至與觀測P波初至的差值；波形下方的2行數(shù)字分別代表理論地震圖相對觀測地震圖的移動(dòng)時(shí)間(單位：s)與兩者的相關(guān)系數(shù)(百分比)

圖5 2020年3月4日MS3.8地震的理論地震圖與觀測波形擬合圖Fig.5 The focal mechanism solution and comparison between observed and synthetic waveforms of the MS5.1 earthquake on March 4，2020.實(shí)線顏色和數(shù)字含義參見圖4

圖6 為2016年5月11日丁青MS5.5地震(圖6a)與2020年1月25日丁青MS5.1地震(圖6b)的震源機(jī)制隨深度變化的擬合度分布圖。在1～16km深度范圍內(nèi)，震源機(jī)制隨深度的變化很小，結(jié)果非常穩(wěn)定，且波形擬合的相關(guān)系數(shù)也較高，因此得到的正斷性質(zhì)的震源機(jī)制解是可靠的。

圖6 震源機(jī)制反演誤差隨深度的分布圖Fig.6 The variation of misfit error with depth during the focal mechanism inversion.a 2016年5月11日丁青MS5.5地震；b 2020年1月25日丁青MS5.1地震

表2 給出了丁青地區(qū)8次MS≥3.0地震的震源機(jī)制解，結(jié)果顯示有7次地震破裂為正斷型(圖7)，斷層的優(yōu)勢走向?yàn)镹NE，傾角優(yōu)勢分布于58°～69°，滑動(dòng)角優(yōu)勢分布于 -81°～-103°。主壓應(yīng)力P軸的優(yōu)勢方位近EW向，傾角主要集中于60°～90°；主張應(yīng)力T軸的優(yōu)勢方位為SEE，傾角主要集中于0°～30°(圖8)。以上結(jié)果說明青藏高原中部的確存在近EW向擴(kuò)張的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，徐紀(jì)人等(2005，2006)認(rèn)為其動(dòng)力學(xué)原因可能與持續(xù)隆升的高原自重增大引起的重力崩塌或其周邊區(qū)域的構(gòu)造應(yīng)力狀況有關(guān)。3～4級地震的P軸方位角在2次5級地震發(fā)生前后沒有出現(xiàn)大的變化，仍以近EW向?yàn)橹?，說明原震區(qū)的應(yīng)力性質(zhì)未發(fā)生明顯改變。對此，有學(xué)者研究認(rèn)為區(qū)域內(nèi)發(fā)生的大地震或強(qiáng)震往往與大范圍構(gòu)造活動(dòng)有關(guān)，小地震則往往受局部構(gòu)造應(yīng)力場影響(王曰風(fēng)等，2008)。由于地震的震源機(jī)制信息數(shù)量較少，難以確定丁青地震的發(fā)震構(gòu)造，需要進(jìn)一步結(jié)合地震序列的空間分布及區(qū)域的構(gòu)造背景進(jìn)行判斷。

圖7 丁青MS≥3.0地震的震源機(jī)制解Fig.7 The focal mechanisms of the Dingqing earthquakes(MS≥3.0).F1尼日阿錯(cuò)改-巴慶斷裂；F2巴青-類烏齊斷裂；F3怒江斷裂

圖8 丁青MS≥3.0地震震源機(jī)制解的P軸方位角(a)、T軸方位角(b)、P軸傾角(c)與T軸傾角(d)Fig.8 Azimuth of P axes(a)，azimuth of T axes(b)，dip of P axes(c)and dip of T axes(d)for focal mechanism of the Dingqing earthquakes(MS≥3.0).

丁青地震發(fā)生后，美國地質(zhì)調(diào)查局、哈佛大學(xué)、中國地震臺網(wǎng)中心及中國地震局地震預(yù)測研究所等機(jī)構(gòu)計(jì)算了地震的震源機(jī)制解，其中中國地震臺網(wǎng)中心和中國地震局地震預(yù)測研究所的結(jié)果由Seismology小組(1)https:∥mp.weixin.qq.com/s/uyUBjag5 PAznq2TU2 ZpiFA。發(fā)布。表3 給出了本研究的震源機(jī)制解結(jié)果與其他機(jī)構(gòu)結(jié)果的對比。本研究中，2016年MS5.5地震的節(jié)面Ⅰ走向12°、傾角58°、滑動(dòng)角-103°，節(jié)面Ⅱ走向216°、傾角34°、滑動(dòng)角-70°，震源矩心深度為7.3km，矩震級MW5.3；2020年MS5.1地震的節(jié)面Ⅰ走向9°、傾角57°、滑動(dòng)角-101°，節(jié)面Ⅱ走向209°、傾角35°、滑動(dòng)角-74°，震源矩心深度為6.8km，矩震級MW4.9。

表3 本研究給出的西藏丁青地震震源機(jī)制的反演結(jié)果與其他機(jī)構(gòu)結(jié)果對比Table3 The results of focal mechanisms of the Dingqing，Xizang earthquakes from different institutions

本研究依次以各個(gè)機(jī)構(gòu)的震源機(jī)制作為初始解得到丁青 2 次5級以上地震中心震源機(jī)制的標(biāo)準(zhǔn)差(萬永革，2019)，見表4 的第5列。對于2016年MS5.5地震，以哈佛大學(xué)矩張量解作為初始解得到的震源機(jī)制的標(biāo)準(zhǔn)差最小。以此作為最終結(jié)果，則P軸的走向?yàn)?85.48°，傾角為79.22°，不確定范圍分別為259.43°～316.53°和71.15°～87.81°；T軸的走向?yàn)?14.41°，傾角為10.65°，不確定范圍分別為106.04°～123.04°和2.03°～19.02°；B軸的走向?yàn)?4.10°，傾角為1.64°，不確定范圍分別為15.73°～32.73°和-5.27°～8.75°。最優(yōu)中心解與本研究得到的震源機(jī)制解的最小空間旋轉(zhuǎn)角為10.72°。最優(yōu)中心解與各個(gè)機(jī)構(gòu)測定震源機(jī)制解的最小空間旋轉(zhuǎn)角見表4 的第6列，中心震源機(jī)制解見圖9a。從圖中可以看出，該地震震源機(jī)制測定的P軸的誤差范圍較小，T軸次之，B軸的誤差范圍較大。對于2020年MS5.1地震，以中國地震局地震預(yù)測研究所的震源機(jī)制解作為初始解得到的震源機(jī)制的標(biāo)準(zhǔn)差最小。以此作為最終結(jié)果，則P軸的走向?yàn)?34.13°，傾角為75.70°，不確定范圍分別為202.07°～250.62°和71.93°～81.31°；T軸的走向?yàn)?11.01°，傾角為7.93°，不確定范圍分別為103.17°～118.17°和0.89°～15.64°；B軸的走向?yàn)?9.34°，傾角為11.82°，不確定范圍分別為11.50°～26.50°和5.60°～17.57°。本研究得到的震源機(jī)制解的最小旋轉(zhuǎn)角為5.61°。以上數(shù)據(jù)表明各機(jī)構(gòu)得到的震源機(jī)制解較為集中。最優(yōu)中心解與各個(gè)機(jī)構(gòu)測定的震源機(jī)制解的最小空間旋轉(zhuǎn)角見表4 的第6列，中心震源機(jī)制解見圖9b。從圖9 可以看出，丁青地震的P軸誤差范圍較小，T軸和B軸的誤差范圍略大。

表4 不同機(jī)構(gòu)給出的西藏丁青地震震源機(jī)制解及得到的中心震源機(jī)制解和標(biāo)準(zhǔn)差Table4 The focal mechanisms of the Dingqing，Xizang earthquakes from different institutions，and the central focal mechanism and its residuals

圖9 丁青地震的中心震源機(jī)制解Fig.9 The central focal mechanisms of the Dingqing earthquakes.a 2016年5月11日丁青MS5.5地震；b 2020年1月25日丁青MS5.1地震。黑色弧線表示中心震源機(jī)制的2個(gè)節(jié)面，綠色弧線覆蓋區(qū)域?yàn)槠洳淮_定范圍；紅色、藍(lán)色、黃色的點(diǎn)表示中心震源機(jī)制解的P軸、T軸、B軸，其周圍對應(yīng)顏色的封閉曲線表示其不確定性范圍，綠色、黑色、藍(lán)綠色的點(diǎn)表示各個(gè)機(jī)構(gòu)得到的震源機(jī)制解的P軸、T軸、B軸；紫色弧線表示各個(gè)機(jī)構(gòu)得到的震源機(jī)制節(jié)面

4 地震重定位

由于丁青地區(qū)的地震觀測時(shí)間較短，震源機(jī)制數(shù)量有限，且區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造背景復(fù)雜，現(xiàn)有數(shù)據(jù)不足以判定地震的發(fā)震構(gòu)造，而小地震的精確定位可以提供余震分布和斷層破裂信息，為進(jìn)一步認(rèn)識和確定發(fā)震構(gòu)造提供更加充分的依據(jù)(陳晨等，2013；張廣偉等，2016)。為此，本研究在前期工作的基礎(chǔ)上繼續(xù)開展重定位研究。

4.1 雙差定位法(HypoDD)

本研究采用的重定位方法是Waldhauser等(2000)提出的地震雙差相對定位法。該方法同時(shí)使用地震目錄的絕對走時(shí)與互相關(guān)P波和S波的相對走時(shí)數(shù)據(jù)，將每個(gè)臺站觀測的事件與臺站組成臺站-事件對，使地震對的觀測和理論走時(shí)之差的殘差最小，能夠有效地消除震源—臺站間的共同傳播路徑效應(yīng)。雙差定位方法反演的是地震序列中每個(gè)地震相對于矩心的相對位置，故不需要主事件，可有效減小因地殼結(jié)構(gòu)模型不夠精細(xì)而引起的誤差，其定位精度在小區(qū)域內(nèi)可以達(dá)到百m量級(秦雙龍，2009；劉巧霞等，2012；房立華等，2013；唐明帥等，2016；梁姍姍等，2018)。

考慮到研究區(qū)臺站密度低，在組成地震對時(shí)，將最小連接數(shù)和最小觀測數(shù)均設(shè)為6，震源間距<20km，事件對到臺站的距離<400km。由于S波作為續(xù)至波受到P波尾波以及各種反射震相的干擾，其到時(shí)拾取精度低于P波，一般情況下將P波和S波震相分別賦予1和0.5的權(quán)重。但本文的S波到時(shí)數(shù)據(jù)的震中距與離散度都很小，因此在定位時(shí)適當(dāng)增加了S波的權(quán)重，設(shè)置P波和S波的權(quán)重為1.0和0.8。

4.2 重定位結(jié)果

采用共軛梯度法(LSQR)重定位后得到217個(gè)地震的震源位置參數(shù)，為原來地震總數(shù)的85.4%。96.7%的地震在3個(gè)方向上的測定誤差<30m，這個(gè)精度超出了研究區(qū)能達(dá)到的觀測精度，誤差估計(jì)不具有實(shí)際意義。這是因?yàn)榻夥匠虝r(shí)對于協(xié)方差矩陣的對角元素只做了近似計(jì)算，且共軛梯度法給出的誤差估計(jì)嚴(yán)重依賴迭代時(shí)的收斂情況(Waldhauseretal.，2000；劉巧霞等，2012；房立華等，2014；王清東等，2015)。為了評價(jià)定位結(jié)果，我們采用奇異值分解法(SVD)再次進(jìn)行重定位。由于奇異值分解法的計(jì)算效率低，不利于大數(shù)據(jù)量運(yùn)算，故抽取2020年的50個(gè)地震采用奇異值分解法進(jìn)行重定位。水平方向的誤差為100～500m，其中EW向的平均誤差為137m，SN向的平均誤差為222m；垂直向誤差則較大，平均誤差為637m，最大誤差為1i540m，垂直向誤差顯著高于水平向。有學(xué)者對此問題專門做過研究，認(rèn)為在臺站分布相對稀疏、震中距遠(yuǎn)大于震源深度的情況下，震源深度誤差將比水平向大得多(鄭勇等，2017)。

重定位后的震源深度主要分布于5～15km。與重定位前相比，重定位后的優(yōu)勢震源深度由10km減小至9km，震源深度>9km的地震數(shù)量明顯增多，深度上以9km為中心呈近正態(tài)分布(圖10)。丁青地震全部為淺源地震，最淺深度為4km，地震破裂未貫穿地表，震源深度最深達(dá)17km，這與Molnar等(1983)利用P波初動(dòng)計(jì)算得到的青藏高原內(nèi)16個(gè)地震的震源深度范圍分布在5～10km的結(jié)果相差不大，與George等(1995)通過反演青藏高原及其鄰區(qū)的38個(gè)地震的震源機(jī)制解得出的高原內(nèi)部 3/4 的地震震源深度<15km的結(jié)論一致。重定位后2016年MS5.5地震的震源深度為6.4km，與CAP方法計(jì)算的最佳震源矩心深度7.3km相差0.9km，與USGS給出的震源深度8km相差1.6km；2020年MS5.1地震的震源深度為8.5km，與震源矩心深度6.8km相差1.7km。

圖10 地震深度分布柱狀圖Fig.10 Histograms of focal depths before(a)and after(b)relocation.a 重定位前地震深度分布柱狀圖；b 重定位后地震深度分布柱狀圖

從震源深度與時(shí)間關(guān)系圖(圖11)看，2018年前、后震源深度顯著不同，2015—2018年的震源深度主要分布于5～15km，2016年MS5.5主震發(fā)生后，余震可能先向深部破裂、后向淺部破裂；2018—2020年震源深度主要分布在7～12km，深度范圍比2015—2018年發(fā)生的地震縮小約50%，地震叢集分布于主震附近，余震更多向深部或沿水平方向破裂，向淺部破裂的余震則很少。

圖11 重定位后的震源深度與時(shí)間關(guān)系圖Fig.11 The relation between focal depths and time after relocation.五角星表示2016年、2020年主震

重定位后的地震分布比重定位前更加集中(圖12a，b)，呈條帶狀分布特征，優(yōu)勢展布方向約為NE-SW向(AA′ 剖面)，右上部地震的分布范圍較寬，寬約15km，左下部地震的分布范圍略窄，寬約10km。2次5級以上地震分別位于剖面AA′ 的左、右兩側(cè)，余震沿AA′ 剖面延伸約25km，沿BB′ 剖面延伸約12km。重定位后，2016年5.5級地震附近出現(xiàn)明顯的破裂空段，這可能是由于初始地震目錄中主震周邊的余震數(shù)量較少且比較分散，重定位時(shí)一些地震在反演迭代過程中因無法配對或重定位至地表以上而丟失所致(王健等，2016)。2019年、2020年發(fā)生的地震空間上位于序列的中部，呈現(xiàn)出2個(gè)顯著的分布方向：NE-SW向和SSE向(圖12b，c)，并具有“L”形不對稱共軛分布的特征(房立華等，2014)，推測地震沿NE-SW向破裂時(shí)遇到障礙體，阻止余震向SW向擴(kuò)展，積累的能量觸發(fā)余震沿SSE向破裂。余震沿NE-SW向狹長分布，沿SSE向延伸較短且展布較寬。2016年5.5級、2020年5.1級及2017年10月12日4.5級地震近似呈直線沿NE-SW向分布，SSE向僅發(fā)生若干次3～4級及以下地震，表明NE向斷裂是近年來丁青地震活動(dòng)的主體區(qū)域，而SSE向的地震活動(dòng)水平相對較弱。結(jié)合震源機(jī)制解分析，在NE向發(fā)生的2次5級地震以及2017年4.5級地震的節(jié)面參數(shù)差值最大為12，最小為1，平均相差5.8，3次地震的震源機(jī)制解差別非常小，推測這3次地震可能與同一條NE向斷裂的構(gòu)造活動(dòng)有關(guān)。

圖12 重定位前(a)及重定位后的地震分布(b，c)Fig.12 The epicenter distribution before(a)and after(b，c)relocation.

重定位后，發(fā)現(xiàn)2016年5.5級與2020年5.1級地震的震中位置相對初始定位結(jié)果有明顯偏離，分別移動(dòng)了8.3km和8.9km。圖13a、b分別為參與2016年5.5級、2020年5.1級地震重定位臺站的分布圖。2016年5.5級地震定位采用的地震臺站數(shù)量為27個(gè)，2020年5.1級地震定位的臺站數(shù)量大幅增加至47個(gè)，尤其在南部增加了4個(gè)距離震中較近的地震臺站，這些近臺的加入使得觀測臺站的空隙角更小，空間分布更加合理，減少了因地震空間分布不均勻?qū)Φ卣鸲ㄎ坏挠绊憽Ａ硗?，丁青地震的初始定位結(jié)果采用絕對定位法，定位精度除受到臺站分布的影響外，還受到震相數(shù)量及讀取精度的影響，而原始定位結(jié)果會(huì)對重定位產(chǎn)生較大影響，最終導(dǎo)致2次5級地震重定位后震中出現(xiàn)較大偏離。

圖13 參與地震定位臺站的空間分布圖Fig.13 The spatial distribution of seismic stations involved in the earthquake location.a 參與2016年5.5級地震定位的臺站分布；b 參與2020年5.1級地震定位的臺站分布

為了分析斷層在深部的展布形態(tài)與發(fā)震構(gòu)造(羅文行等，2012)，本文繪制了AA′與BB′ 2條剖面。地震沿深度剖面AA′近似呈 “∞”形對稱分布(圖14a)，左、右兩側(cè)地震較多，中線附近地震較少，地震沿AA′方向由密變疏且震源深度有變淺的趨勢，表明地震可能沿NE-SW向破裂。BB′剖面傾向NW(圖14b)，沿著剖面傾向作1條地震分布的中線F(萬永革等，2008)，余震均勻分布在F的兩側(cè)，且越靠近中線F則地震分布越密集，2020年MS5.1地震位于F的中部右側(cè)約1.5km處。根據(jù)幾何關(guān)系可以確定F的傾角約為50°，與震源機(jī)制解的傾角基本吻合。綜合上述分析及2020年MS5.1地震的震源機(jī)制解節(jié)面參數(shù)結(jié)果推測，F(xiàn)可能為其發(fā)震斷層面，斷層面為節(jié)面Ⅰ，即走向?yàn)?°、傾角為57°、滑動(dòng)角為-101°的節(jié)面。由于2016年MS5.5地震與2020年MS5.1地震僅相距14km，震源機(jī)制的2個(gè)節(jié)面參數(shù)差別很小，且重定位后2次地震處于同一余震優(yōu)勢分布方向上，結(jié)合震源機(jī)制解、地震重定位及構(gòu)造背景等(艾印雙等，1997；黃繼鈞等，2006；李永華等，2006；王峻等，2018)分析，認(rèn)為2016年MS5.5地震的斷層破裂面同為節(jié)面I的可能性較大，即走向12°、傾角58°、滑動(dòng)角-103°的節(jié)面。

圖14 震源深度沿AA′剖面圖(a)、BB′剖面圖(b)Fig.14 The profiles of focal depths along the cross sections AA′(a)and BB′(b).

5 發(fā)震構(gòu)造初步分析

丁青地震發(fā)生在怒江與巴青-類烏齊2條大型走滑斷裂帶之間，2條斷裂帶在丁青地區(qū)近平行地向SE向延伸，最窄處寬約50km。前人根據(jù)地質(zhì)調(diào)查和衛(wèi)星圖像研究發(fā)現(xiàn)羌塘塊體內(nèi)部除主要的近EW向、NW向和NE向斷裂外，還存在近SN向的正斷層次級斷裂(李建華，1998；張進(jìn)江等，2003)。有學(xué)者分析青藏高原正斷層應(yīng)力狀態(tài)的形成原因，認(rèn)為高出南部印度板塊的青藏高原地殼上部物質(zhì)沒有直接承受印度洋板塊的水平向擠壓，在重力作用下垂直方向的壓應(yīng)力大于水平向壓應(yīng)力，即形成正斷層應(yīng)力狀態(tài)(張東寧等，1995)。

2016年MS5.5地震與2020年MS5.1地震的震源機(jī)制解均為正斷型，與震中區(qū)附近主要斷裂的走滑性質(zhì)明顯不符，故2次地震的發(fā)震構(gòu)造為區(qū)域大型走滑斷裂的可能性較小，而且中等大小的地震容易受控于局部的地質(zhì)構(gòu)造(王曰風(fēng)等，2008；房立華等，2014)。因此，根據(jù)重定位結(jié)果、區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造和震源機(jī)制解分析認(rèn)為，丁青2次5級以上地震的發(fā)震構(gòu)造可能是同一條NE走向的正斷型斷裂。由于震區(qū)的活動(dòng)構(gòu)造資料匱乏，次級斷裂數(shù)據(jù)無據(jù)可查，故不能確定具體的發(fā)震構(gòu)造。

重定位后，2019—2020年發(fā)生的地震呈現(xiàn)出明顯的“L”狀分布特征，除2020年1月25日的5.1級地震外，在NE-SW向還曾發(fā)生2016年5月11日5.5級與2017年10月12日4.5級地震，而SSE向僅發(fā)生若干次3～4級及以下地震，表明NE向斷裂是近年來丁青地震活動(dòng)的主體區(qū)域，而SSE向的地震活動(dòng)水平相對較弱，這與2次5級以上地震的發(fā)震構(gòu)造是NE向斷裂的結(jié)論是吻合的。

6 結(jié)論

本文利用青海測震臺網(wǎng)2015年2月1日—2020年3月5日記錄的西藏丁青(31.7°～32.2°N，94.7°～95.3°E)246次ML≥2.0地震的震相數(shù)據(jù)進(jìn)行了重定位；利用CAP反演等方法得到了西藏丁青地區(qū)8次MS≥3.0地震的震源機(jī)制解，并初步分析了丁青地震的發(fā)震斷層。獲得的主要認(rèn)識與結(jié)論如下：

(1)震源機(jī)制解結(jié)果顯示，有7次地震為正斷型，顯示了區(qū)域在拉張應(yīng)力場作用下的伸展構(gòu)造特征。2016年MS5.5地震震源機(jī)制解的節(jié)面I走向?yàn)?2°、傾角為58°、滑動(dòng)角為-103°，節(jié)面Ⅱ的走向?yàn)?16°、傾角為34°、滑動(dòng)角為-70°，震源矩心深度為7.3km，矩震級MW5.3；2020年MS5.1地震震源機(jī)制解的節(jié)面I走向?yàn)?°、傾角為57°、滑動(dòng)角為-101°，節(jié)面Ⅱ的走向?yàn)?09°、傾角為35°、滑動(dòng)角為-74°，震源矩心深度為6.8km，矩震級MW4.9。

(2)采用最小空間旋轉(zhuǎn)角方法將本研究結(jié)果與美國地質(zhì)調(diào)查局、哈佛大學(xué)、中國地震臺網(wǎng)中心及中國地震局地震預(yù)測研究所等不同機(jī)構(gòu)計(jì)算的震源機(jī)制解進(jìn)行對比，得到最優(yōu)中心解。2016年MS5.5地震以哈佛大學(xué)矩張量解作為最優(yōu)中心解，最優(yōu)中心解與本研究得到的震源機(jī)制解最小空間旋轉(zhuǎn)角為10.72°。2020年MS5.1地震以中國地震局地震預(yù)測研究所的震源機(jī)制解為最優(yōu)中心解，本研究得到的震源機(jī)制解與最優(yōu)中心解的最小空間旋轉(zhuǎn)角為5.61°。以上數(shù)據(jù)表明各機(jī)構(gòu)得到的震源機(jī)制解差別較小。

(3)8次MS≥3.0地震的斷層優(yōu)勢走向?yàn)镹NE-SSW，傾角主要分布于58°～69°，滑動(dòng)角為-103°～-81°。P軸的優(yōu)勢方位為SWW，傾角主要集中于60°～90°；T軸的優(yōu)勢方位為SEE，傾角主要集中于0°～30°。

(4)重定位后共獲得地震震源信息217條，地震呈條帶狀分布，優(yōu)勢展布方向?yàn)榻麼E向。丁青地震的震源深度主要分布在5～15km范圍內(nèi)，接近正態(tài)分布，其中2016年MS5.5地震的震源深度為6.4km，2020年MS5.1地震的震源深度為8.5km。2016年MS5.5地震發(fā)生后，地震迅速向W、S方向破裂，余震多為3級或以下地震，序列衰減較快，可能是由于主震釋放了序列中絕大部分的能量；2020年MS5.1地震的多數(shù)余震向更深區(qū)域或沿水平方向破裂，向淺部破裂的余震很少。

(5)綜合重定位、震源機(jī)制及地質(zhì)構(gòu)造背景等分析認(rèn)為，2016年MS5.5地震的發(fā)震斷層可能為走向12°、傾角58°、滑動(dòng)角-103°的節(jié)面；認(rèn)為2020年MS5.1地震的發(fā)震斷層可能為走向9°、傾角57°、滑動(dòng)角-101°的節(jié)面，2次5級以上地震的發(fā)震構(gòu)造可能是同一條NE走向的正斷型斷裂。由于丁青地震發(fā)生在青藏高原腹地，高寒缺氧，冰川、湖泊眾多，難以開展系統(tǒng)的地質(zhì)地貌調(diào)查，故區(qū)域內(nèi)小規(guī)模次級斷裂的展布、產(chǎn)狀等相關(guān)資料較少，無法確定丁青地震的具體發(fā)震斷層。

致謝本文大部分圖件使用GMT軟件繪制；青海地震臺網(wǎng)中心提供了觀測報(bào)告和地震波形數(shù)據(jù)；審稿專家為本文提出了建設(shè)性的修改意見。在此一并表示感謝!